利用者:Ninomy/静電気実験

理科指導教材としての静電気に関する実験。

参考教科書

• 中学校理科 第1分野

概説

静電気で髪が反発し逆立っている

不導体、なかでも誘電体は、電荷を蓄えて周囲に電界を生じ、種々の電気現象を引き起こす。物体を帯電させる方法はさまざまであるが、最も手軽な方法は異種の物体同士を摩擦することである。摩擦により誘電体の電気的極性の偏りが生じ、それが電荷として作用する。帯電する電荷の符号や大きさは物質によりさまざまであり、摩擦により帯電しやすい物質を実験試料として用いることで、より静電気を体感することができる。

正に帯電する物質

• 人毛
• ガラス
• ウール
• ナイロン

負に帯電する物質

• 塩化ビニル
• ポリエチレン
• ポリウレタン
• アクリル
• ゴム

帯電方法

摩擦による帯電

• プラスチック下敷きと毛髪
• プラスチック下敷きとウールのセーター
• 塩化ビニル棒とウールのセーター
• ガラスと毛皮

等の組み合わせで摩擦することにより、それぞれの物質が互いに異符号の電荷を帯びる。

電気機器による帯電

大きな静電気が得られるため、安全に注意の上実験を行う

ブラウン管は電子銃から発射された電子を高電圧でスクリーンの蛍光物質に当てることにより発光させるため、画面表面には静電荷が生じ、特に電源を入れる際に多く発生する。ブラウン管画面にアルミ箔をセロテープで貼り付け、電源のオン・オフを繰り返すことで、この静電気をアルミホイルへ蓄えることができる。

実験手法

クーロン力

異符号の電荷には互いに引力が働き、同符号の電荷には互いに斥力が働く。帯電させた2つの物質を近づけた際のふるまいを観察する。

引力

斥力

• 下敷きと毛髪とを摩擦し、下敷きをゆっくりと離す。互いに異符号に帯電しているため、毛髪とした時期との間には引力が生じ、髪が持ち上がる。
• 毛髪同士は互いに同符号に帯電しているため、互いに斥力が生じ、髪が逆立つ。

応用

水分子には極性があるため、帯電した物質を近づけるとクーロン力が働く。

• 水道から水を細く流し、帯電させた下敷きを近づける。水の流れは鉛直方向から、下敷きに引き寄せられる方向へと曲げられる。